Évaluation de la préférence des cicadelles à dos blanc qui se nourrissent de riz

Cette étude présente une méthode simple et réalisable pour évaluer la résistance de non-préférence aux cicadelles à dos blanc qui se nourrissent de riz dans des conditions de laboratoire. L’amélioration des stratégies et la composition de la méthode actuelle d’identification de la résistance aux cicadelles à dos blanc et brunes sont discutées.

L’exploitation des ressources génétiques du riz résistant aux insectes et des gènes associés est le principal besoin pour la sélection de variétés résistantes aux insectes, mais la précision de l’identification des phénotypes de riz résistants aux insectes est une difficulté majeure. Il est urgent de développer une nouvelle méthode ou d’améliorer les méthodes existantes pour dépister la résistance du riz aux insectes. Cet article décrit une méthode simple et réalisable pour évaluer en laboratoire la résistance du riz à la cicadelle à dos blanc ( WBPH), Sogatella furcifera. La préférence des WBPH adultes qui se nourrissent ou habitent des plants de riz en maturation est analysée en permanence par comparaison par paires. Les changements dynamiques des WBPH sur les plants de riz sont enregistrés et comparés sous forme d’indice d’identification de la résistance. La méthode actuelle est simplement utilisable et facilement observable et a un cycle court. L’utilisation de cette méthode pourrait être étendue pour étudier la préférence alimentaire et de ponte d’hémiptères similaires, tels que la cicadelle brune (HBP), Nilaparvata lugens (Stål).

Le riz est un aliment de base pour plus d’un tiers de la population mondiale, et plus de 90 % du riz est produit et consommé en Asie ^1,2. Le WBPH et le BPH sont les ravageurs les plus destructeurs du riz et une menace substantielle pour la production de riz³. Du point de vue des coûts et de l’environnement, la sélection et l’application de riz résistant aux insectes sont l’approche la plus efficace pour contrôler les dommages causés par les cicadelles ^4,5,6. Par conséquent, le criblage des ressources génétiques de riz résistant est une condition préalable essentielle à la sélection d’un riz résistant aux insectes. La précision de l’identification du phénotype résistant au riz est utile pour la cartographie fine et la recherche fonctionnelle ultérieure des gènes cibles. Cependant, l’identification phénotypique est devenue une difficulté majeure en raison de la complexité du mécanisme de résistance. La résistance du riz aux ravageurs peut être divisée en trois types, à savoir l’antibiose, la tolérance et la non-préférence⁷. Chaque type reflète un aspect différent du mécanisme de résistance du riz aux ravageurs. À l’heure actuelle, la méthode de dépistage de la résistance aux cicadelles la plus largement utilisée est la technique standard de criblage en boîte à graines (SSST) qui peut être utilisée pour identifier rapidement la résistance phénotypique d’un grand nombre de plants de riz et pour obtenir des lignées de germoplasme candidates résistantes en peu de temps⁸.

Cependant, la méthode SSST ne reflète que la résistance du riz au stade de semis et est plus efficace pour évaluer les mécanismes de résistance de type tolérance. La résistance du riz aux insectes se reflète également dans les antibioses, tels que le taux de survie des nymphes, la durée des nymphes et le taux d’éclosion des œufs, et dans la non-préférence, comme l’habitat, l’alimentation et la préférence de ponte⁹. De plus, les performances des plants de riz en matière de résistance sont souvent peu stables. Avec la croissance des plantes, la résistance a tendance à devenir plus stable. Par conséquent, la méthode SSST ne peut pas refléter complètement le niveau de résistance du riz. De plus, la résistance du riz aux ravageurs varie à différents stades de croissance, et il existe des différences évidentes dans les mécanismes de résistance entre les semis et les plantes en cours de maturation. Des études ont montré que les plants de riz en maturation peuvent libérer des métabolites secondaires volatils pour éviter l’infestation par des insectes ravageurs, qui se manifestent par la non-sélectivité de l’insecte dans l’alimentation ou la ponte sur le plant de riz^10,11. Il s’agit également d’un type de mécanisme de résistance très critique, qui joue un rôle important dans la prévention des insectes nuisibles et la garantie du rendement du riz à maturité.

À l’heure actuelle, l’identification de la résistance du riz par non-préférence reste un défi. Dans ce cas, deux approches principales sont actuellement utilisées. D’une part, les cicadelles et les plants de riz sont placés dans une cage carrée en filet de nylon¹². Bien que cette approche soit considérée comme relativement efficace pour réaliser des expériences sur plusieurs lignées de riz simultanément, elle nécessite un espace expérimental plus grand et, par conséquent, pose quelques difficultés d’observation et de comptage en raison des matériaux non transparents des filets en nylon. D’autre part, la méthode de l’olfactomètre à tube en Y est utilisée dans les expériences de sélection d’insectes en fonction de la différence de substances volatiles libérées par le riz. Cette méthode facilite l’observation grâce à son récipient en verre¹⁴. L’un des principaux facteurs limitants de cette méthode est qu’elle ne peut juger que des odeurs volatiles, et qu’elle a également une exigence stricte sur l’étanchéité des dispositifs expérimentaux et prend beaucoup de temps.

Dans cet article, nous décrivons une méthode améliorée pour évaluer la résistance de type non-préférence de la plante de riz aux WBPH, qui est simple à utiliser et facile à observer. Cette méthode peut également être utilisée pour étudier l’habitat, l’alimentation et le comportement de préférence de ponte des HBP et d’autres ravageurs hémiptères.

1. Préparation des cicadelles, des plants de riz et de la cage en polychlorure de vinyle

1. Cicadelles
   1. Élevez les WBPH sur des talles d’une variété de riz sensible appelée Taichung Native 1 (TN1) dans des cages à l’épreuve des insectes et laissez-les se reproduire naturellement pendant des générations. Choisissez des femelles adultes à longues ailes, nouvellement émergées, pour d’autres expériences.
      REMARQUE : Les WBPH ont été fournis par l’Institut de génomique agricole de Shenzhen, Académie chinoise des sciences agricoles.
2. Plants de riz
   1. Faites tremper les graines de chaque ligne de riz dans l’eau et placez-les dans une pièce climatisée avec des paramètres réglés sur 28 °C, 75 % à 80 % d’humidité relative (HR) et des cycles de 14 h de lumière / 10 h d’obscurité pendant 2 jours jusqu’à la germination.
   2. Semez uniformément 30 graines germées de chaque ligne de riz testée dans un bac à graines en plastique (20 cm [longueur] x 15 cm [largeur] x 10 cm [hauteur]) qui est rempli de terre de rizière à une profondeur de 3-4 cm.
   3. Recouvrez les graines d’une fine couche de terre fine et sèche ; Ensuite, mouillez le sol sec avec de l’eau.
   4. Placez le bac à graines dans une cage à l’épreuve des insectes de 200 mailles (75 cm [longueur] x 75 cm [largeur] x 75 cm [hauteur]) à 28 °C, avec 75 % à 80 % d’humidité relative et un traitement en cycle clair / 10 h d’obscurité dans une pièce climatisée. Arrosez tous les jours pour garder le sol humide. Continuez à faire pousser les plantes pendant 7 jours, jusqu’à ce qu’elles aient atteint le stade de deux à trois feuilles.
   5. Choisissez 20 plants avec un potentiel de croissance similaire, transplantez les plants dans des pots de graines en plastique de 10 cm de diamètre (un plant par pot) avec un trou au fond.
   6. Placez les pots dans une cage à mailles de 200 mailles à l’épreuve des insectes (75 cm [longueur] x 75 cm [largeur] x 75 cm [hauteur]) à 28 °C, avec une humidité relative de 75 à 80 % et un traitement en cycle clair / 10 h d’obscurité dans une pièce climatisée, avec de l’eau au fond du plateau, pendant environ 30 jours de croissance jusqu’à ce qu’ils atteignent le stade de tallage avec une ou deux talles.
   7. Coupez les plants de riz à un motoculteur 48 h avant de commencer l’expérience.
3. Cage cylindrique en polychlorure de vinyle
   1. Obtenez du polychlorure de vinyle (PVC) transparent de dimensions 120 cm x 90 cm et d’une épaisseur de 0,5 mm.
   2. Faites-en une structure cylindrique d’une hauteur de 90 cm et d’un diamètre de 35 cm.
   3. À l’aide d’une agrafeuse, fixez la zone de chevauchement aux deux extrémités du cylindre. Assurez-vous que la zone de chevauchement mesure environ 90 cm de longueur et 10 cm de largeur.
   4. Scellez toute la zone de chevauchement à partir de la périphérie du cylindre avec du ruban adhésif sensible à la pression.
      REMARQUE : Assurez-vous que la cage cylindrique peut être placée verticalement par rapport au sol et qu’il n’y a pas d’espace évident entre la cage et le sol.
   5. Couper 200 filets en nylon à mailles, chacun de dimensions 50 cm x 50 cm ; Préparez-vous suffisamment pour les étapes suivantes.
   6. Procurez-vous des élastiques adéquats ; Assurez-vous que le diamètre est d’environ 1,5 mm et que la circonférence est d’au moins 32 cm lorsque la bande est contractée.

2. Traitement des insectes et du riz

1. Placez un plateau rond en plastique d’un diamètre de 28 cm et d’une hauteur de 10 cm sur un sol plat en béton dans une pièce climatisée avec des paramètres de réglage comme décrit à l’étape 1.2.6.
   REMARQUE : Si le sol de la serre est en terre, trouvez une surface aussi plane que possible pour vous assurer que le plateau est posé à plat.
2. Choisissez deux pots de lignes de riz différentes (à partir de l’étape 1.2.7) et mettez-les dans le plateau, côte à côte, et remplissez le plateau en plastique avec suffisamment d’eau.
3. Couvrez les deux pots de riz d’essai avec la cage cylindrique réalisée à l’étape 1.3.4.
4. Placez un morceau de filet en nylon (de l’étape 1.3.5) sur le dessus de la cage.
   REMARQUE : Les deux pots de riz dans la cage peuvent être utilisés en groupe ; Répétez 15 séries de chaque groupe. Placez les pots de riz au hasard dans la position et la direction, mais essayez de vous assurer que les feuilles des deux plants de riz ne se touchent pas.
5. À l’aide d’un piège à succion fait à la main, 40 femelles adultes nouvellement émergées (voir la section 1.1).
6. Mettez les adultes WBPH dans un tube en verre (d’un diamètre de 2 cm et d’une hauteur de 15 cm) et couvrez-le d’un bouchon éponge.
7. Soulevez un coin du filet en nylon (voir étape 2.4).
8. Retirez le bouchon d’éponge du tube en verre et placez le tube dans la partie centrale de la cage pour libérer tous les WBPH.
9. Couvrez rapidement le filet en nylon et utilisez un élastique pour le sceller afin d’empêcher les WBPH de s’échapper (Figure 1).

3. Enregistrement et observation

1. Observez la distribution des WBPH sur chaque plant de riz 3, 6, 24, 48, 72, 96 et 120 h après l’infestation.
2. Enregistrez le nombre de WBPH sur différents plants de riz, y compris la gaine des feuilles et les feuilles dans toutes les directions à travers la cage transparente.
   REMARQUE : Soyez doux pendant le processus d’observation afin de ne pas déranger les WBPH.

Trois lignées de riz d’essai ont été utilisées dans cette étude. La lignée de riz FY01 est sensible au WBPH et utilisée comme groupe témoin. Les lignées de riz HZ08 et HZ06 étaient des lignées transgéniques dans lesquelles le gène X1 et le gène X5 potentiellement résistants au WBPH ont été introduits, respectivement, sur la base du contexte de l’exercice 2001. Par conséquent, une comparaison de la résistance du riz entre HZ08/HZ06 e...

Les plants de riz en maturation libèrent des métabolites secondaires volatils pour lutter contre les insectes ravageurs ou réduire la capacité d’accouplement de ces ravageurs (comme dans les WBPH) via une structure physique spéciale à la surface de la gaine foliaire, qui est un mécanisme de résistance clé¹³. Chez les plants de riz, la non-préférence n’est pas seulement liée à l’alimentation, mais également associée à l’habitat et à l’acc...

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Les auteurs sont reconnaissants au Dr Lang Yang d’avoir nourri les cicadelles à dos blanc et d’avoir cultivé du riz. Ce travail a été soutenu par des fonds spéciaux pour le développement industriel du nouveau district de Dapeng, dans la ville de Shenzhen (subvention n°. KY20180216 et KY20180115).